Transdisciplinarity: Synthesis towards a modular approach

Ortwin Renn

Abstract (quote)

“The need to cope with future challenges posed by major transformations such as digitalization and sustainable development has led to several approaches to establish new concepts and methods of science and research. Scientific studies are supposed to provide background knowledge, to facilitate the desired transformations towards a sustainable future and to help resolving complex problems that accompany societies in transition. Concepts such as transformative, transdisciplinary or co-creative approaches elucidate the direction in which scientific research strives for its new role(s).

Based on the discussion of these concepts and their different roots, the article proposes a modular concept for a transdisciplinary scientific approach combining and integrating curiosity driven research with goal oriented (advocacy) knowledge generation and catalytic, process-oriented expertise. This integration promises to address some of the deficits of the existing concepts and is particularly suitable for future studies comprising orientation, strategies and reflection for designing policies for transformations.”

Highlights (quote)

  • A thorough review of concepts and approaches for interdisciplinary research with an emphasis on European traditions.
  • An analysis of the merits, problems and shortcomings of these approaches.
  • A new approach based on the combination of curiosity-driven, goal-oriented and catalytic research concepts.
  • A brief case study illustrating the new approach.

Summary (quote)

“Policymaking for dealing with wicked and complex problems requires a robust knowledge base for the assessment of the likely consequences of each policy option and is based on balancing conflicting goals considering the diversity of interests, preferences and values of society. This requires a better integration of scientific expertise for informing policymaking, so that the relevant knowledge base can be used in the preparation of evidence-informed, socially acceptable and morally substantiated decisions.

The best way to inform policymaking is by implementing transdisciplinary research methods. Transdisciplinarity becomes manifest in the systematic integration of classic curiosity-driven research (disciplinary and interdisciplinary), goal-oriented strategic research (impact assessment of different options); and process-related catalytic research (deliberative integration of knowledge, values, interests, and preferences). The defining characteristics of transdisciplinarity, namely, the systematic perspective, the orientation on complex real-world problems and the inclusion of non-scientific knowledge, are inherent to this kind of research process (Despres et al., 2004: 472; Jahn et al., 2012: 8; Pohl, 2011: 619; Thompson Klein, 2013: 190; Zscheischler & Rogga, 2015: 29).

To meet these characteristics requires an organic synthesis of the three research concepts described in this article. The curiosity-driven concept brings in the systematic insights to make policy options effective, the goal-oriented concept develops strategies to achieve the desired objectives or to constructively address problems that need public attention, and the catalytic concept delivers the institutional architecture and communicative design necessary to successfully conduct a deliberative discourse between and among the various knowledge carriers and users of knowledge.

The synthesis of these three concepts into an integrative approach of building bridges between knowledge and collective action corresponds to the transdisciplinary mission of science. Transdisciplinary approaches integrate process-related, factual, and strategy-related knowledge and ideally lead to a problem resolution that is factually convincing, argumentatively consistent, morally substantiated, and, in principle, acceptable to all.”

Bibliography

Renn, O.(2021) Transdisciplinarity: Synthesis towards a modular approach. Futures, Volume 130, 102744. https://doi.org/10.1016/j.futures.2021.102744

Zooming out, getting the picture

Kruf, J.P. (2019). Zooming out, getting the picture. Stonehenge Landscape.

Jack Kruf

One of the crucial skills of public leaders and managers is to be able to get the bigger picture of society, and from there to connect things and to act accordingly. Mayors and city managers among others need to keep the main focus on the bigger picture, while aldermen and directors have their specific discipline, craftsmanship and portfolio. Overview and content go hand in hand, both complementary pieces of the puzzle of public governance. Zooming out is a form of art, necessary to understand the city as an ecosystem. For this art, Alexander von Humboldt and Roelof A.A. Oldeman have been of great inspiration. The ability of zooming out is the essential skill for true knowledge, they say. Two quotes.

Naturalist, explorer and geographer Alexander von Humboldt (1856) concluded that zooming out leads to more overview and offers the possibility to interconnect things (and even sciences). Von Humboldt gave guidance on the relation between ecosystems and abiotic factors. At the beginning of the 19th century, he came to this fascinating conclusion, actually revolutionary for that time.

“Physical geography…, elevated to a higher point of view, … embraces the sphere of organic life…”. – Humboldt (1856).

He saw the connection between the life in the ecosystems and the constraints of soil, water, energy and climate. Nobody before him had done this. Also in cities these connections between in fact habitats and communities are all over the place. So we can learn here from the discoveries of Von Humboldt.

“The principle impulse by which I was directed was the earnest endeavour to comprehend the phenomena of physical objects in their general connection, and to represent nature as one great whole, moved and animated by internal forces. Without an earnest striving to attain to a knowledge of special branches of study, all attempts to give a grand and general view of the universe would be nothing more than vain illusion.” – Von Humboldt (1856)

Connection between sciences seems to be necessary to find the real answers. It is about the ability of sharpening one’s view from different angles and principles. Oldeman et al. (1990) underlined, in cross-border studies of forests, the need for such an holistic approach in diagnosis. He always encouraged, within the fragmented landscape of sciences, the necessity to cross the by individual universities so heavily guarded boundaries. For most of the city challenges, the process of policy making and service delivery needs to be based on a cross-border view, to come to well-founded decisions.

“The group that was responsible for the forest components theme decided to accelerate the process by starting an ambitious project, the writing of a common book. There is no way in which cooperation can be stimulated better, but this way has to be learned and practised too. The result is now before you. The book is not yet ideal in our opinion because it still contains too many traces of the old University tradition of researchers working, each apart, on such narrow subjects as they know best.

This way of executing the research of course is necessary to reach sufficient depth. But it carries the risk of loss of vision of the whole system, parts of which are studied. Still a little bit unbalanced, but on its way to improve along lines that are more clear now, this presentation in a pluridisciplinary way is a first step, however, to overcome both the limits of individual researchers and the shallowness of groups. We trust, however, that it is exactly this wrestling with integration of broad views versus the deepening of restricted views that may be as interesting to the reader as the facts, figures, conclusions and hypotheses on forests and their components which are presented in the following pages.” – Oldeman et al. (1990)

Von Humboldt and Oldeman are inspiring in this cross-scientific and pluridisciplinary discovery. Zooming out is crucial to get the picture.

Bibliography
Humboldt, Alexander von (1856). Kosmos: A Sketch of a Physical Description of the Universe, Volume 1. New York: Harper & Brothers Publishers. 406 pp.

Oldeman, R.A.A., P. Schmidt and E.J.M. Arnolds (1990). Forest components. Wageningen: Aricultural University, 111 pp.

De boom en het rizoom

Door Jack Kruf

Dit essay De boom en het rizoom door Van der Steen et al. (2010) handelt over het begrip van het eigen systeem van menselijk handelen. Een lezenswaardig essay vanuit de optiek van holistische denken en handelen.

Het handelt over samenleving enerzijds, overheid anderzijds. Hun werking en rollen worden bekeken als het ware ‘afgetast’ in het licht van onderdelen van het natuurlijke bosecosysteem. Het gekozen vertrekpunt wordt daarbij gedaan dat de samenleving een rizoom is en de bureaucratie een boom.

Krul (2020) in de 2e Professor Oldeman Lezing ‘Thorbecke voorbij: Lokale sturing op complexe opgaven’ hierover: “En die boom staat natuurlijk voor de overheid. Deze manier van kijken naar bestuur en samenleving is ook terug te vinden in het werk van professor Oldeman, de naamgever van deze lezing. Hij heeft veel betekend in de begripsvorming van ecosystemen, in het bijzonder van systeemvraagstukken van bos, samenleving en mens in onderlinge verbondenheid. Het ecosysteem functioneert alleen optimaal als alle onderdelen, naast boom en rizoom, ook zaken als schimmels en mineralen aanwezig zijn en in harmonie met elkaar leven.”

Steen et al. (2010, p. 3): “Een toenemend aantal problemen en vraagstukken waarvoor de overheid zich geplaatst ziet – of verantwoordelijk wordt gehouden – heeft het karakter van een ‘netwerkprobleem’: een groot aantal partijen is betrokken, met uiteenlopende waarden, visies en belangen, met een fragmentatie van macht en verantwoordelijkheid, zonder dat er één actor is die eigenstandig tot een oplossende interventie kan komen.”

Bibliografie
Krul, J. (2020) Thorbecke voorbij: Lokale sturing op complexe opgaven. Breda: Stichting Civitas Naturalis in samenwerking met PRIMO Nederland.

Steen, M. van der, Peeters, R. en Twist, M. van der (2010) Overheidssturing in een Netwerksamenleving. Den Haag: Ministerie van Volkshuisvesting, Ruimtelijke Ordening en Milieubeheer.

Bosontwikkelingen, natuurwaarde en transectanalyse

Phases of development. Oldeman (1974)

Citaten van dit artikel van Oldeman et al. (1983), duiden op de volledig nieuwe aanpak van analyses in en van de Nederlandse bossen. Zij duiden de aanpak en de intentie van de methode van transectenanalyse.

Stichting Civitas Naturalis staat op het standpunt dat deze methode ook toepasbaar is ook in diagnose van het publieke domein, waar organisaties in een ecosysteem van stad of regio functioneren.

Dit artikel schetst een langere geschiedenis die gaat van traditionele mens-gedreven naar op de essentie van ecosystemen gerichte methoden. Elke tijd of haar eigen methoden. De methoden zeggen dus ook iets over de tijdsgeest en haar denkwijzen en aannames. Daarom geeft in ons beeld dit artikel een iconisch tijdsbeeld van de overgang tussen twee geschetste werelden. De wetenschap schrijdt voort. De transectenanalyse als methodiek is een grote stap voorwaarts omdat het aan de 3-dimensionale denkwereld een vierde dimensie heeft toegevoegd, dankzij wetenschappers zoals Roelof A. A. Oldeman, namelijk die van de tijd.

Summary

“Forest development, natural values and transect analysis: The authors give a short evaluation of statistical and structural methods of forest analysis, their background and their possibilities of predicting developments. A case study of the application of architectural analysis is presented on a transect (fig. 7) in a broadleaved brookside forest along the “Reusel”-brook near Hilvarenbeek (Brabant, the Netherlands). This study allowed to check and to invalidate statements made by the Brabant Environmental Federation and the former Minister of Culture, Recreation and Social work as to the nature-destroying effects of a thinning two years earlier. The need for fast and precise diagnostic research preceding decisions on forest policy and management is stressed.”

Quotes

“Gedurende ruim twee eeuwen bosbouwkundig beheer en onderzoek zijn allerlei methoden ontwikkeld om momentopnamen van bos te maken en vast te leggen. Op basis van zulke gegevens moesten de geschiktheid van bos voor bepaalde functies en de prognoses voor de bosontwikkelingen worden vastgesteld. Vooral in de eerste van deze twee eeuwen lag er een zwaar accent op herstel van gedegradeerde bossen en op houtproduktie in een nogal houtarm geworden West Europa. Daarom kwam bij de meettechnieken het zwaartepunt te liggen bij houtvolume en aanwas van bomen. De resultaten werden en worden meestal vastgelegd in statistische kengetallen, zoals stamtal, opperhoogte, gemiddelde hoogte, gemiddelde diameter al dan niet met spreiding of “range”, grondvlak, volume of lopende en gemiddelde aanwas. Daarnaast worden grootheden als kroonbedekkingsgraad, mengverhouding in meersoortige bossen of diameterverdeling in uitkapbossen bepaald.”

“Al deze kengetallen ontlenen hun zin aan de veronderstelling dat het beschreven stuk bos voor wat betreft de gemeten kenmerken homogeen is. Voor zo’n stuk bos is dan een dergelijk kengetal representatief. Ditzelfde geldt mutatis mutandis voor de klassieke vegetatieopnamen, berustend op soortenlijsten, -frequenties en bedekkingsgraden zoals volgens de methoden die stoelen op de denkbeelden van Braun Blanquet. Diens derde opvolger in Montpellier, Godron, worstelde een heel proefschrift lang met de statistische definitie van het vegetatieoppervlak waarvoor zulke gegevens representatief zijn, en dat dus homogeen mag worden geacht (Godron, 1971).”

Ad fig. Bomen in verschillende groeifasen spelen verschillende rollen in de architectuur van het hier geschematiseerde “rijpe” of biostatische loofbos. De heersende bomen (dikke lijnen) bepalen de architectuur in structuurlagen. De potentiële bomen (gestippeld) ondergaan deze laging en bepalen hem niet. Noteerde geassocieerde levensvormen. Uit Oldeman (1974). Trees in different growth phases play different roles in the architecture of a steady-state forest. Dominant trees (thick lines) determine a layering by structural sets. Potential trees (stippled) undergo this structure and do not determine it. Note associated life forms. From Oldeman (1974).

“Meer en meer stuit men thans op situaties waarin de beschouwde bosobjecten heterogeen zijn waar het belangrijke kenmerken en eigenschappen betreft. Die heterogeniteit kan berusten op wanorde (“verstoring”), zoals bij schade door wind of vuur, of op structuur. Deze twee zijn niet onafhankelijk, omdat veel bosstructuren op bepaalde schalen juist het antwoord zijn op wanordelijke gebeurtenissen. Levende structuren worden echter, in tegenstelling tot de resultaten van verstoringen gekenmerkt door het feit dat ze gegroeid zijn. Groei is georganiseerd. Of het nu om een boom of een bosperceel gaat, bepaalde goed te definiëren processen regelen de groei, en daarmede ook de structuur op elk gegeven moment van ontwikkeling.”

“Hier doet zich de behoefte voelen aan opnamemethoden die aan de heterogeniteit recht doen, die informatie verschaffen over variatie en die het specifieke vastleggen. Vooral in bossen komt men dit probleem steeds vaker tegen. In Nederland hangt dit dikwijls samen met de ontwikkeling van bossen die volgen op één of meer generaties pioniers. Waar beschermende functies of de aanwezigheid van ecologische variatie, van betekenis voor de nisvorming voor soorten, in het geding zijn is informatie over heterogeniteit, structuur en groeiprocessen gewenst. Deze zaken zijn niet zo zeer verbonden met de massa per hectare in een bos als wel met de gestructureerde verdeling van deze massa tussen planten en dieren….”

“.. Hier is dan ook voortgeborduurd op de transectanalyse met als oudste voorbeeld het bekende transectschema van Kraft (1884, zie Houtzagers, 1956, p. 257). Sedert Richards (1952) aan verscheidene tropische bostransecten (“profile diagrams”) wijde bekendheid gaf is duidelijk geworden dat er heel veel gemaakt zijn (zie ook Rollet, 1974). In principe beogen alle auteurs die transecten geproduceerd hebben, inzicht te geven in het bos. Dat doen ze enerzijds via kengetallen, maar anderzijds ook, indien een bepaalde vraagstelling dat eist, via grafische methoden. Deze hebben in beginsel veel gemeen met de werkwijzen die vanouds in de microscopie zijn gebruikt. Zoals onder het microscoop een plakje weefsel wordt gemeten en getekend, zo vertegenwoordigt een transect een plakje bos. En evenmin als men bij het ontwerpen van een gegeneraliseerd beeld van de bouw van een weefsel de gevonden celsoorten homogeen dooreen mengt, zo min mag men bij een totaalbeeld van een bos de elementen (bomen, struiken en onkruiden) losmaken van de structuur waarin ze aangetroffen worden.

Een transect kan op allerlei manieren worden weergegeven. Langs een lijn of strook door het landschap kan men bijvoorbeeld de soorten rangschikken die van meter tot meter gevonden worden, of de biomassa schatten. Dit levert soortenlijsten of biomassagrafieken uitgezet tegen één ruimtelijke coördinaat. Het is duidelijk dat dit voor planten wel, maar voor dieren geen betekenis heeft. Voegt men een tweede ruimtelijke coördinaat toe dan ontstaat een oppervlakte. In dat geval worden meestal de resultaten getekend: bij hoogte/afstand ontstaat een profieldiagram, bij breedte/afstand een kaart of plattegrond. Gebruikt men beide tezamen dan ontstaat een drie-dimensionaal beeld van het onderzochte bos: een knap graficus zoals N. Hallé (in Aubréville, 1965) maakt daar één “diepte-beeld” van (fig. 1). Alle tot hier toe opgenoemde resultaten van transectonderzoek zijn momentopnamen.

Een eerste aanzet om ook de tijd, als vierde dimensie mee te nemen, waardoor uit transecten iets over historie en toekomstmogelijkheden kan worden afgelezen, is bijvoorbeeld de analyse door Zukrigl et al. (1963) in oerwoudresten in Neder-Oostenrijk. Deze auteurs geven ook het dode en gevallen hout en de stobben weer, zodat een vroegere toestand via de sporen die hij achterliet kan worden benaderd (fig. 2). Gebruik makend van groeiringanalyse en dood-hout-onderzoek reconstrueerde Oliver (1978) zeventig jaar historie van een eiken-esdoornbos in Massachusetts, in étappes van tien jaar. Deze methode was vanzelfsprekend destructief: het gehele perceel bos moest ervoor worden gekapt (fig. 3). Tenslotte bleek uit het onderzoek door Hallé en Oldeman (1970) en Oldeman (1974) aan tropische bomen, dat niet alleen in de groeiringen maar ook in de morfologische architectuur van de bomen een zeker chronologische boodschap school….”

“…Evenals men in de ontwikkeling van een boom of struik ontwikkelingsétappes kan onderscheiden, zo kan ook in de ontwikkeling van een stuk bos dat op eenzelfde ogenblik aan het verjongingsproces begonnen is, een verjongingseenheid, een serie ontwikkelingsfasen onderscheiden worden. Vanouds zijn die bekend als zaailing-, staken-, boom- en vervalsfase. In feite heeft men weer een opvolging van potentieel, heersend en aftakelend, maar nu op een hogere schaal dan die van de individuele boom. Om deze duidelijk te onderscheiden gebruiken wij de naamgeving volgens Bormann en Likens (1979): groeiend bos verkeert in een aggradafiefase, of opbouwfase, “volwassen” bos in een biostatische fase (“steady state” is moeilijk vertaalbaar), en vervallend bos in een degradatiefase of vervalsfase. Een en ander is weergegeven op figuur 6. In de aggradatiefase bevat het bos alleen potentiële, soms wat aftakelende bomen en struiken: hier zijn de statistische methoden toepasbaar. De potentiële bomen structureren het bos weinig en concurreren slechts onderling. In de biostatische fase zijn er heersende bomen en struiken (fig. 5) die de laging bepalen, potentiële bomen die in een ondergeschikte positie staan te wachten en de effecten van de laging ondergaan, en soms resten van afgetakelde bomen. In deze fase zijn potentiële bomen degenen die nog niet meedoen aan laging. Tenslotte vertoont de degradatiefase veel aftakelende bomen en daartussen potentiële bomen die weer aan de groei zijn, of het nu zaailingen of vroeger onderdrukte schaduwsoorten zijn. Potentiële bomen worden gekenmerkt door een hoge H/D-verhouding; bij heersende bomen is deze duidelijk lager (Oldeman 1974).

Tenslotte kan door middel van deze architectuurtekeningen de ruimtelijke rangschikking worden weergegeven van nissen voor allerlei andere organismen: zwammen, mossen, kruiden en andere kleine zaadplanten, insekten (Stocki, 1981), zoogdieren (Van Vuure, 1983) of vogels (Komdeur en Vestjens, 1982). Maar niet alleen de ruimtelijke verdeling kan worden aangegeven. Ook kan worden voorspeld wanneer zo’n nis tengevolge van de bosontwikkeling verschijnt of verdwijnt. Dit geldt zowel in gevallen waarin de mens niet ingrijpt als in die waarin de mens wel ingrijpt. Deze soort analyse biedt vele praktische mogelijkheden om vragen op allerlei gebied te beantwoorden. Voor het natuurbeheer, in het bijzonder het soortenbeheer, is het van belang te weten waar, wanneer en voor hoelang er levensruimte voor bepaalde soorten te verwachten is. Maar ook wanneer men denkt aan bepaalde opbrengsten in bosteeltsystemen is een duidelijk beeld van de nissen die men voor de betreffende planten moet creëren van groot belang.”

Bibliography

Godron, M. (1971). Essai sur une approche probabiliste de l’écologie des végétaux. Diss. Univ. Montpellier (CNRS nr. AO 2820). 247 p.

Houtzagers, G. 1956. Houtteelt der gematigde luchtstreek (2). Zwolle: Tjeenk Willink. 438 p.

Oldeman, R.A.A. (1974). L’architecture de la forêt guyanaise. Mémoires ORSTOM, 73. p.204.

R. A. A. Oldeman, J. J. Westra en O. R. Tenge (1983) Bosontwikkelingen, natuurwaarde en transectanalyse. Nederlands Bosbouwtijdschrift: 55-6, p.242-257. Lees meer

Richards, P. W. 1952. The tropical rain forest. Cambridge Univ. Press. 450 p.

Zukrigl, K., G. Eckhart, & J. Nather, (1963). Standortskundliche und waldbauliche Untersuchungen in Urwaldresten der niederösterreichischen Kalkalpen. Mitt. Forstl. Bundesversuchsanstalt, Wien, nr. 62.244 p.

 

 

Pluridisciplinary approach

Jack Kruf

“The main thing in Oldeman’s work is that he created a methodology made up of a whole set of perfectly articulated morphogenetic, ecological and physiological concepts allowing the structural analysis of the populations of trees … in all regions of the world.”

This quote in the introduction of the highly respected George Mangenot in the introduction of the thesis of Oldeman says it all. In the design of this new approach of diagnosing forest and what really ‘drives’ them to be what they are is truly a scientific breakthrough at the beginning of the seventies.

The pluridisciplinarity of this approach is the key to get the right picture. What makes it special is that indigenous tribes living in these forests, when seeing the transect designs, could easily point the existing niches in the ecosystem. Quite essential and proof of how Oldeman came close to reality by connecting six different approaches in one picture.

The main lesson for all managers, strategists, researchers and advisors can be derived: combine different approaches, angles and perspectives at the same time to get the right picture of the issue you are working on. ‘Pluridisciplinarity’ is the word. It is key. It is the only road.

L’essentiel, dans l’œuvre d’Oldeman, est qu’il a créé une méthodologie faite de tout un ensemble parfaitement articulé de concepts morphogénétiques, écologiques et physiologiques permettant l’analyse structurale des populations d’arbres, en majorité dicotylédoniens, dans toutes les régions du monde. Un récent essai, inédit, de l’auteur, sur une forêt du Massachusetts a montré qu’il est possible, par les méthodes éprouvées en Guyane, de l’expliquer et de comprendre les profondes différences la distinguant des forêts équatoriales,. le caractère souple et adaptable du système oldemanien est ainsi mis en évidence. George Mangenot, Professor Botanique Sorbonne University, Paris.

Oldeman, R.A.A. (1974a, 2nd ed.). L’architecture de la forêt guyanaise. Mémoires ORSTOM, 73. https://lnkd.in/dMqJhEY

Phases (forest) architecture

All forests can be characterized by a sum of eco-units. Every unit has its own state or phase. So a forest is actually a palette, or better a mosaic, an abundant and biodiverse collection of eco-units. This mosaic is the balancing act of the. Every unit has its own state, its specific dynamics and with that its species, processes, habitats and niches. An ecosystem is not one steady state, but a collection of states.

In forest ecology the approach of diagnosis of this state is advanced and scientifically developed by Oldeman (1990). In his forest diagnosis and design of the forest he combined different sciences and approaches and brought them together in a understandable set of phases of forest architecture.

It is an assumption that also cities and within that organisations, the true components of society, follow the same patterns as forests do. Why should they not if they are considered as belonging to the earth ecosystem. That cities and organisations also have a palette of eco-units is plausible.

Oldeman elaborated the phases of architecture of innovation, aggradation, biostatis (maturity) and degradation.

Bibliography

Oldeman, R.A.A. (1990). Forests: Elements of Silvology. Berlin Heidelberg: Springer-Verlag.